Разработка автоматической линии для обработки детали типа Вал-червяк (стр. 7 из 7)
Углы головки и ножки зубьев:
=3,580 
=4,290Углы конуса вершин
=42,240 
=54,920Углы конуса впадин
=34,370 
=47,05013 Расчет прогиба шпинделя
Для расчета будем использовать программу автоматического расчета прогиба шпнделя. Исходными данными расчета являются:
- номер расчетной схемы;
- составляюшие усилий резания:
· Pz=2583H;
· Py=1531.5H;
· Po=369H;
- диаметр конца шпинделя Dm=70мм;
- диаметр отверстия в шпинделе Dot=17мм;
- диаметр шпинделя между опорами Dk=45мм;
- угол между усилием резания и окружным усилием Gm=0,465 Рад.
Выходными данными программы являются:
- FR1, FR2 – реакции в передней и задней опорах, Н;
- У – прогиб рабочего конца шпинделя, мкм;
- Теtа – угол поворота шпинделя в передней опоре, Рад.
После расчета программа выдала следующие значения:
FR1=4,96,17Н;
FR2=-1571,09Н;
У=35,4922мкм;
Теtа=0,00003918Рад.
14 Расчёт жёсткости опор качения
Жёсткость опоры:
;
где
- упругое сближение тел качения и колец подшипника, мм; 
- контактные деформации на посадочных поверхностях подшипника, шпинделя и корпуса мм; 
где
=15,88мм – диаметр шариков шарикового радиально-упорного подшипника 36212;КR - вспомогательный коэффициент поддатливости, зависящий от коэффициента KF и отношения Fr/C0.
Определим KF по графику (МУ№125 рис. 3.4), зная угол контакта шарика и кольца подшипника
и отношение силы осевого предварительного натяга к статичексой грузоподъемности подшипника Fа/C0:Сила осевого предварительного натяга:
С0=39300 Н; Fа/C0=911,5/39300=0,02
KF=0,08; Fr/C0=4096/39300=0,05 => КR=0,01
;где k=0,0025 – коэффициент поддатливости;
d – диаметр внутреннего кольца подшипника, d=60 мм;
D - диаметр наружного кольца подшипника D=110 мм;
В – ширина подшипника, В=44 мм.
Жесткость опор:
Н/мм 
Н/ммАнализируя полученные данные, делаем вывод, что хотя подшипники передней опоры более жёсткие по сравнению с подшипниками задней опоры, прогибы в передней опоре всё равно на порядок выше из-за больших сил, возникающих на торце шпинделя при фрезеровании.
15 Расчёт жёсткости шпинделя
Радиальное перемещение переднего конца шпинделя:
;где
- перемещение, вызванное изгибом тела шпинделя; 
- перемещение, вызванное податливостью (нежёсткостью опор); 
- перемещение, вызванное сдвигом от действия поперечных сил. 
Рисунок 15.1 – Перемещения переднего конца шпинделя
Применим известные формулы сопромата и пренебрегая величиной
, которая для реальных размеров шпинделей, имеющих центральное отверстие, не превышает 3-6 процентов, запишем: 
где Е – модуль упругости материала шпинделя, Е=2*
Па; 
- осевые моменты инерции сечения шпинделя соответственно на консольной части и между опорами; 
и 
- соответственно податливость передней и задней опор шпинделя; 
- коэффициент, учитывающий наличие в передней опоре защемляющего момента, 
=0,1….0,2. Принимаем =0,15;а – длина вылета (консольной части) шпинделя, а=64,5 мм;
l – расстояние между опорами шпинделя, l=143,5 мм;
F=Pу=1291,5 Н.
Определим оптимальную величину межопорного расстояния используя программу: 
16 Динамический расчет шпиндельного узла
Для получения частотных характеристик шпиндельного узла разобъем его на участки и расчитаем их осевые моменты инерции и массу:
Рисунок 16.1 – Разбиение шпиндельного узла на участки
Используя пакет КОМПАС-3D V8 и 3D модель данного узла рассчитаем необходимые параметры:
M1 = 1,47 кг
Jx1 = 0,000915 кг*м2
M2 = 1,4 кг
Jx2 = 0,000523 кг*м2
L2=103 мм
М2пог=1,4*1/0,103=13,56 кг*мпог
M3 = 1,2 кг
Jx3 = 0,00109 кг*м2
M4 = 0,731 кг
Jx4 = 0,000211 кг*м2
L4=68 мм
М4пог=0,731*1/0,068=10,63 кг*мпог
Жесткость Cr и коэффициент демпфирования h опор (согластно пункту 14):
Cr1=360000 Н/мм
Cr2=215000 Н/мм
где
=0,42 – относительное рассеивание энергии на шариковой радиально-упорной сдвоенной опоре;а=64,5 мм – вылет;
l=143,5 мм – межопорное расстояние
h1,2=0.18
Полученные данные заносим в программу и на основании нижеперечисленных формул получаем графики частотных характеристики узла
Передаточная функция УС шпинделя
Таким образом: податливость системы 0,8*10-5, динамическая жесткость 2,8*10-4 собственная частота 340 с-1, что значительно выше рабочей частоты, равной 182 с-1
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В курсовом проекте исследован технологический процесс обработки детали в неавтоматизированном производстве, произведен сравнительный анализ компоновок автоматических линий, выбран наиболее рациональный вариант автоматической линии по критерию обеспечения заданной производительности и минимума приведенных затрат, разработана и описана циклограмма работы выбранного варианта автоматической линии. Производительность скомпонованной автоматической линии с учетом внецикловых потерь составляет 386 шт/см, при этом время цикла обработки заготовки 57с.
Также был спроектирован агрегатный станок, предназначенный для фрезерования шпоночного паза. Станок компоновался из нормализованных узлов. Произведен расчет режимов и мощности резания, по которым выбирались исполнительные узлы станка, и проводился их кинематический расчет для обеспечения требуемых режимов резания, произведен статический и динамический расчет шпиндельного узла. Результатами расчетов являются: жесткость опор качения – 360000 и 215000 н/мм; рабочий прогиб шпинделя у=7,67 мкм; податливость системы 0,8*10-5 ; динамическая жесткость системы 2,8*1,-4 собственная частота фрезерной головки 340 с-1.
Список литературы
1. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т2/ Под. ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова 4-е изд-. М.: Машиностроение, 1985.-496с.
2. Методические указания по выполнению курсовых работ по дисциплине «Теория проектирования автоматизированных станочных комплексов» №774.Сост.:Л.П. Калафатова, А. Д. Молчанов Донецк ДонНТУ 2003. 47с.
3. Нормализованные узлы и детали агрегатных станков и автоматических линий. Каталог – справочник М.: Науч.-исслед. Ин-т информации по машиностроению 1972г
4. Шаумян Г.А. Комплексная автоматизация производственных поцессов.-М.: Машиностроение, 1987. -288с.
5. Методические указания к самостоятельной работе над курсовым проектом по деталям машин. Раздел 3 «Эскизный проект» и «Технический проект» проектирование зубчатых и червячных передач (для студентов технических специальностей)/ Сост. В.С.Горелик, В.С.Исадченко, В.И.Проскурин и др. – Донецк: ДПИ, 1992. 84 с.